水上岛礁吹填施工填砂机及施工方法技术

本发明专利技术公开了水上岛礁吹填施工填砂机施工方法，礁砂接收斗安装在振动筛的顶部，所述振动筛安装在平台的顶部，水流分离罐的外侧壁设置有用于礁砂破碎的破碎搅拌罐，所述破碎搅拌罐固定在平台的顶部，烘干管道的底部与搅拌罐相连，所述搅拌罐的顶部设置有烘干箱；所述平台的底部四角安装有滚轮，所述滚轮支撑在填海区域的轨道上，在平台的底部安装有振动缓冲装置；所述搅拌罐的底部连接有可转动排砂口。通过填砂机器的旋转扇叶对较大粒径礁砂进行破碎、搅拌，使大粒径的礁砂颗粒破碎变小，增大礁砂后期破碎应力，大幅降低后期填充时底部礁砂因上部重力增加而破碎的可能性，从而避免后期出现的地面沉降、地面裂缝等一系列工程问题。

Sand filling machine and construction method for hydraulic filling construction of islands and reefs on water

【技术实现步骤摘要】
水上岛礁吹填施工填砂机及施工方法
本专利技术涉及吹填施工领域，特别是对重要工程水上珊瑚砂岛礁吹填的施工方法及填砂装置。
技术介绍
在进行岛礁填砂时如未能处理好珊瑚砂含水量高，孔隙大，颗粒粒径级配不良，受压易碎等岩土力学性质差的问题，在填砂完成后就很难检测到填砂区域内部出现的大孔洞、局部承载力低、易塌陷等工程安全隐患，并且如果能检测出这些隐患，处理这些工程问题的费用高昂；而填砂出现问题，相当于地基基础不稳固，对上部结构安全以及人民和国家的生命财产产生极大威胁。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的不足，本专利技术提供水上岛礁吹填施工填砂机及施工方法，通过填砂机器的旋转扇叶对较大粒径礁砂进行破碎、搅拌，使大粒径的礁砂颗粒破碎变小，增大礁砂后期破碎应力，大幅降低后期填充时底部礁砂因上部重力增加而破碎的可能性，从而避免后期工程建好后因填砂技术不完善而出现的地面沉降、地面裂缝等一系列工程问题；填砂机器的扇叶对礁砂的搅拌、烘干管道对礁砂的脱水处理、带有扩头的预制钢管桩对礁砂的震动，使不同粒径的礁砂颗粒充分混合，减少填砂后出现的孔洞，增加礁砂的密实度。为了解决上述技术问题，本专利技术提出以下技术方案：水上岛礁吹填施工填砂机，它包括礁砂接收斗，所述礁砂接收斗安装在振动筛的顶部，所述振动筛安装在平台的顶部，在平台上并位于振动筛的外围设置有均布的多个用于分离礁砂的水流分离罐，所述水流分离罐的外侧壁设置有用于礁砂破碎的破碎搅拌罐，所述破碎搅拌罐固定在平台的顶部，在破碎搅拌罐的底部通过法兰连接有烘干管道，所述烘干管道的底部与搅拌罐相连，所述搅拌罐的顶部设置有烘干箱；所述平台的底部四角安装有滚轮，所述滚轮支撑在填海区域的轨道上，在平台的底部安装有振动缓冲装置；所述搅拌罐的底部连接有可转动排砂口。所述振动筛包括多层不同孔径的振动筛，包括第一层振动筛、第二层振动筛、第三层振动筛和第四层振动筛，不同孔径的振动筛采用相互独立布置，而且每层振动筛的侧壁上连接有短轴，所述短轴与竖直长轴套相连，所述竖直长轴套套装在长轴上，并通过长轴带动相应层的振动筛转动到水流分离罐的正上方；多层振动筛的筛孔直径从上到下依次减小。所述振动缓冲装置包括固定在平台底部的缓冲装置，所述缓冲装置包括设置在壳体内部的弹簧，在弹簧的底端连接有圆盘，所述圆盘与壳体的中心孔构成滑动配合，在中心孔的中间部位设置有限位环；所述缓冲装置的底端连接有驱动器，所述驱动器与圆盘的底部端面固定相连，所述驱动器的底端连接有可伸缩振捣器。所述水流分离罐以短轴和长轴所在平面为对称平面布置，罐体高度低于其与短轴相连的振动筛的底部高度，底面是边长为振动筛直径的三分之二的正方形。所述水流分离罐与振动筛一侧的罐体相对的上半部分是网格状侧壁。所述破碎搅拌罐的罐体由两层围护结构组成，两层围护结构中间有一定空间，并在夹层空间布置有排水管，所述破碎搅拌罐的罐体内部设有转轴，根据转轴高度分别布置有三层或三层以上的高速旋转的加热叶轮；三个转轴上的叶轮在竖直空间内相互错开，在水平空间相互重叠。所述破碎搅拌罐的底部设置有用于和烘干管道相连的倾斜下料斗；所述水流分离罐下部由五个倾斜面板组成输送礁砂通道，使礁砂进入破碎搅拌罐下部的烘干管道。还包括预制构件，所述预制构件包括预制钢管桩，所述预制钢管桩之间通过链葫芦固定有钢管，钢管之间连接布置有膜袋布，所述膜袋布内浇灌混凝土。使用时礁砂接收斗与用于绞吸式挖泥船的出料口相对接，并会随着挖泥船喷砂方向小范围地转动方向。采用任意一项所述水上岛礁吹填施工填砂机进行施工的方法，它包括以下步骤：第一步，施工准备：在护堤土方吹填施工前，申请海上、海下施工作业许可证手续；进行挖泥船、施工机器选型，做好船、机设备调遣；购买前期施工材料；同时调入足够的工程技术人员和管理人员，确保施工工期和质量；征得海事部门同意，设立临时助航设施及施工警戒标志，以保障施工船舶及通航安全；步骤二，吹填前进行吹填工程联合测量工作：采用双频RTK-GPS与数字化自动测深系统相结合进行测量，GPS提供实时三维坐标，数字测深仪提供同步水深；步骤三，划分吹填区域、取砂区域：步骤四，围堰结构施工及排水：制作一层围堰，围堰由长短不同的两种沙袋沿延伸方向交错铺设而成，由金属导轨上的抽水机将围堰内的部分海水抽出；步骤五，吹填区域、取砂区域的清理、准备：在挖泥船施工前，采用清障船对取土区进行扫海清障，清除废弃铁锚、渔网、木桩等障碍物，确保施工船舶设备安全及施工顺利进行；吹填区内采用清障船和人工清障，清除铁锚、渔网、木桩等障碍物，确保吹填区以后施工顺利进行，开展金属道轨及排水管线准备和布置；步骤六，预制构件施工：根据工程图纸要求，将带有扩头的预制钢管桩打入指定位置，将已按设计缝制好的膜袋布展开平放在岸上，然后采用钢管穿入膜袋布上端预先缝制好的穿管布内，用链葫芦拉住钢管，固定在预先打好的钢管桩上，在膜袋布的下端同样穿好钢管，并在钢管上系上绳子，把绳子的另一端延伸到水上的工作平台上，由操作人员在工作平台上慢慢拉入水中，直至拉到设计的位置；步骤七，膜袋布内浇灌混凝土：膜袋布安装完成后，将氯化铁防水混凝土冲灌至膜袋内，充灌顺序自上而下，从已经冲灌的相邻块开始，冲灌速度保持在每小时8m3~12m3的范围内，冲灌应连续进行，灌满撤管后将袋口多余的混凝土清除，将袋口用铁线扎紧，待混凝土冷却后进行下一步工序；步骤八，铰刀切削海底珊瑚砂、礁灰岩：在挖泥施工前，将挖泥区域划分为网格，当挖泥船驶入挖泥区域，采用船载GPS抛锚定位，根据开挖区土质、工况特点，挖泥采用分条、分段、分层进行开挖，便于挖泥船定位、接管、移管、挖深和边坡控制；步骤九，输送系统吹填珊瑚砂：填砂机器对珊瑚砂进行粒径级配筛分、破碎、搅拌、烘干、排水、振捣处理后填入填砂区域，带有扩头的振动缓冲装置不断震动，对填入的礁砂密实；步骤十，礁砂填入回填区域后联合测量并进行分区验收、移交：回填区域整平不合格的进行多次整平施工，做好竣工资料汇总、整理，绘制竣工图，施工合格的场地分区域移交。本专利技术有如下有益效果：1、本专利技术首次提出重点工程的岛礁吹填工程施工方法和填砂机器，深化和丰富了现有岛礁吹填理论，其创新性巨大，技术先进、经济合理，具有深远的工程实践意义及应用前景。2、通过填砂机器的旋转扇叶对较大粒径礁砂进行破碎、搅拌，使大粒径的礁砂颗粒破碎变小，增大礁砂后期破碎应力，大幅降低后期填充时底部礁砂因上部重力增加而破碎的可能性，从而避免后期工程建好后因填砂技术不完善而出现的地面沉降、地面裂缝等一系列工程问题；通过扇叶的搅拌，不同粒径的颗粒充分混合，减少填砂后出现的空洞，增加了礁砂的密实度。4、填砂机器搅拌后期加入适量水泥，使礁砂和水泥混合，在混合物填入固定区域后水泥会因潮湿吸水膨胀，更好地填充礁砂之间的空隙，增加礁砂的密实度。5、通过填砂机器的烘干管道对礁砂进行脱水处理，将礁砂含水率降到合适的范围内，降低后期填砂过程中形成的孔隙水压力，使礁砂填充更密实。...

【技术保护点】
1.水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：它包括礁砂接收斗（1），所述礁砂接收斗（1）安装在振动筛（2）的顶部，所述振动筛（2）安装在平台（15）的顶部，在平台（15）上并位于振动筛（2）的外围设置有均布的多个用于分离礁砂的水流分离罐（3），所述水流分离罐（3）的外侧壁设置有用于礁砂破碎的破碎搅拌罐（4），所述破碎搅拌罐（4）固定在平台（15）的顶部，在破碎搅拌罐（4）的底部通过法兰（16）连接有烘干管道（5），所述烘干管道（5）的底部与搅拌罐（18）相连，所述搅拌罐（18）的顶部设置有烘干箱（17）；所述平台（15）的底部四角安装有滚轮（19），所述滚轮（19）支撑在填海区域的轨道上，在平台（15）的底部安装有振动缓冲装置；所述搅拌罐（18）的底部连接有可转动排砂口（7）。/n

【技术特征摘要】
1.水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：它包括礁砂接收斗（1），所述礁砂接收斗（1）安装在振动筛（2）的顶部，所述振动筛（2）安装在平台（15）的顶部，在平台（15）上并位于振动筛（2）的外围设置有均布的多个用于分离礁砂的水流分离罐（3），所述水流分离罐（3）的外侧壁设置有用于礁砂破碎的破碎搅拌罐（4），所述破碎搅拌罐（4）固定在平台（15）的顶部，在破碎搅拌罐（4）的底部通过法兰（16）连接有烘干管道（5），所述烘干管道（5）的底部与搅拌罐（18）相连，所述搅拌罐（18）的顶部设置有烘干箱（17）；所述平台（15）的底部四角安装有滚轮（19），所述滚轮（19）支撑在填海区域的轨道上，在平台（15）的底部安装有振动缓冲装置；所述搅拌罐（18）的底部连接有可转动排砂口（7）。


2.根据权利要求1所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述振动筛（2）包括多层不同孔径的振动筛，包括第一层振动筛（201）、第二层振动筛（202）、第三层振动筛（203）和第四层振动筛（204），不同孔径的振动筛采用相互独立布置，而且每层振动筛的侧壁上连接有短轴（12），所述短轴（12）与竖直长轴套（1101）相连，所述竖直长轴套（1101）套装在长轴（11）上，并通过长轴（11）带动相应层的振动筛转动到水流分离罐（3）的正上方；多层振动筛的筛孔直径从上到下依次减小。


3.根据权利要求1所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述振动缓冲装置包括固定在平台（15）底部的缓冲装置（8），所述缓冲装置（8）包括设置在壳体内部的弹簧（801），在弹簧（801）的底端连接有圆盘（803），所述圆盘（802）与壳体的中心孔构成滑动配合，在中心孔的中间部位设置有限位环（802）；所述缓冲装置（8）的底端连接有驱动器（9），所述驱动器（9）与圆盘（803）的底部端面固定相连，所述驱动器（9）的底端连接有可伸缩振捣器（10）。


4.根据权利要求2所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述水流分离罐（3）以短轴（12）和长轴（11）所在平面为对称平面布置，罐体高度低于其与短轴（12）相连的振动筛（2）的底部高度，底面是边长为振动筛直径的三分之二的正方形。


5.根据权利要求1所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述水流分离罐（3）与振动筛（2）一侧的罐体相对的上半部分是网格状侧壁。


6.根据权利要求1所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述破碎搅拌罐（4）的罐体由两层围护结构组成，两层围护结构中间有一定空间，并在夹层空间布置有排水管（401），所述破碎搅拌罐（4）的罐体内部设有转轴（402），根据转轴高度分别布置有三层或三层以上的高速旋转的加热叶轮（403）；三个转轴（402）上的叶轮（403）在竖直空间内相互错开，在水平空间相互重叠。


7.根据权利要求1所述的水上岛礁吹填施工填砂机，其特征在于：所述破碎搅拌罐（4）的底部设置有用于和烘干管道（5）相连的倾斜下料斗；所述水流分离罐（3）下部由五个倾斜面板组成输送礁砂通道，使礁砂进入破碎搅拌罐（4）下部的烘干管道（5）。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，王芳，王瑞红，张瀚，陶鑫波，骆浩，包顺，李远航，何卓文，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42